JP3053851B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
基板処理方法および基板処理装置Info
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、各種半導体装置の製造等において利用され
るガスを用いた膜形成やアッシング等の基板処理方法と
その装置に係り、特にバッチ方式の基板処理方法とその
装置に関する。
るガスを用いた膜形成やアッシング等の基板処理方法と
その装置に係り、特にバッチ方式の基板処理方法とその
装置に関する。
（従来の技術） 半導体装置の製造には、ガスの気相反応を利用した気
相成長法（CVD法）やエピタキシャル成長法等の薄膜形
成工程、更にエッチングやアッシングが広く利用され
る。特に、複数の基板を反応室内に配列して、これら複
数の基板を一括して処理するバッチ方式は、量産性に優
れたものとして多用されている。
相成長法（CVD法）やエピタキシャル成長法等の薄膜形
成工程、更にエッチングやアッシングが広く利用され
る。特に、複数の基板を反応室内に配列して、これら複
数の基板を一括して処理するバッチ方式は、量産性に優
れたものとして多用されている。
しかしながらこのバッチ方式においては、複数の基板
について表面処理にばらつきが生じる。例えば薄膜形成
であれば、複数の基板に形成される薄膜の膜厚や膜質に
ばらつきが生じる。これは、反応室内に配置される基板
の位置によって微妙に表面処理条件が異なるためであ
る。より具体的に薄膜形成の場合を説明すれば、CVD法
やエピタキシャル成長法は、熱，光，プラズマ等からの
エネルギーを利用して反応室に導入されたガスの分解や
基板上での反応を利用する。バッチ方式の場合一般に、
反応室内に導入されるガスの流れに沿って基板を配置す
るため、ガスの流れの上流側にある基板と下流側にある
基板とでは、エネルギーに晒される時間が異なる。また
複数のガスを反応室内で混合する場合にはその混合後の
ガスが各基板に到達するまでの時間も異なる。これらの
理由で、基板の位置によって気相種の分解や反応の程度
が異なることになるからである。
について表面処理にばらつきが生じる。例えば薄膜形成
であれば、複数の基板に形成される薄膜の膜厚や膜質に
ばらつきが生じる。これは、反応室内に配置される基板
の位置によって微妙に表面処理条件が異なるためであ
る。より具体的に薄膜形成の場合を説明すれば、CVD法
やエピタキシャル成長法は、熱，光，プラズマ等からの
エネルギーを利用して反応室に導入されたガスの分解や
基板上での反応を利用する。バッチ方式の場合一般に、
反応室内に導入されるガスの流れに沿って基板を配置す
るため、ガスの流れの上流側にある基板と下流側にある
基板とでは、エネルギーに晒される時間が異なる。また
複数のガスを反応室内で混合する場合にはその混合後の
ガスが各基板に到達するまでの時間も異なる。これらの
理由で、基板の位置によって気相種の分解や反応の程度
が異なることになるからである。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来のバッチ方式の基板処理方法では、
処理される複数の基板の間で表面処理状態にばらつきが
生じるという問題があった。
処理される複数の基板の間で表面処理状態にばらつきが
生じるという問題があった。
本発明はこの様な問題を解決して、複数の基板間の表
面処理状態を均一性向上を可能とした基板処理方法およ
びその装置を提供することを目的とする。
面処理状態を均一性向上を可能とした基板処理方法およ
びその装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明にかかる基板処理方法は、バッチ方式で基板の
表面処理を行うに際して、前記反応室の外部にあるガス
の分解開始点と前記反応室のガス導入口との間でガス流
速を時間的に変化、前記反応室の外部にあるガスの分解
開始点と前記反応室のガス導入口との間のガス流路長を
時間的に変化させて、前記反応室内のガス流方向の最適
表面処理条件の位置を時間的に変化させることにより、
前記複数の基板での表面処理条件を平均化することを特
徴とする。
表面処理を行うに際して、前記反応室の外部にあるガス
の分解開始点と前記反応室のガス導入口との間でガス流
速を時間的に変化、前記反応室の外部にあるガスの分解
開始点と前記反応室のガス導入口との間のガス流路長を
時間的に変化させて、前記反応室内のガス流方向の最適
表面処理条件の位置を時間的に変化させることにより、
前記複数の基板での表面処理条件を平均化することを特
徴とする。
本発明に係わる基板処理装置は、複数の基板が配列さ
れる反応室と、前記基板の配列方向に所定のガスを流し
て前記基板に所定の表面処理を施すべく前記反応室にガ
スを供給する手段と、前記反応室の外部にあるガスの分
解開始点と前記反応室のガス導入口との間でガス流速を
時間的に変化させる，或いは前記反応室の外部にあるガ
スの分解開始点と前記反応室のガス導入口との間のガス
流路長を時間的に変化させて，前記複数の基板での表面
処理条件を平均化すべく前記反応室内のガス流方向の最
適表面処理条件の位置を時間的に変化させる手段と、を
備えたことを特徴とする （作用） 本発明において、最適表面処理条件とは、供給される
ガスが所望する基板表面処理にとって最適の状態になる
ことをいう。多くの場合複数のガスを混合して反応室に
供給すると、混合してからある時間が経過して初めてガ
スの気相反応状態が最適表面処理条件を満たすことにな
る。これは、反応室内でガスの分解反応の程度が位置に
より異なることを意味し、これがバッチ方式での基板処
理にばらつきが生じる原因となっている。したがって本
発明では、例えば反応室内でのガス流速を時間的に変化
させる等の手段により、気相種が熱，光、プラズマ等に
晒される時間や複数ガスの混合後の時間を制御する。こ
れにより、膜形成等の最適表面処理条件の反応室内での
位置が時間的に振動する状態を形成するば、反応室内に
配置される複数の基板位置での膜形成条件が平均化され
均一になる。以上により、複数の基板に形成される薄膜
の膜厚や膜質のばらつきが低減される。
れる反応室と、前記基板の配列方向に所定のガスを流し
て前記基板に所定の表面処理を施すべく前記反応室にガ
スを供給する手段と、前記反応室の外部にあるガスの分
解開始点と前記反応室のガス導入口との間でガス流速を
時間的に変化させる，或いは前記反応室の外部にあるガ
スの分解開始点と前記反応室のガス導入口との間のガス
流路長を時間的に変化させて，前記複数の基板での表面
処理条件を平均化すべく前記反応室内のガス流方向の最
適表面処理条件の位置を時間的に変化させる手段と、を
備えたことを特徴とする （作用） 本発明において、最適表面処理条件とは、供給される
ガスが所望する基板表面処理にとって最適の状態になる
ことをいう。多くの場合複数のガスを混合して反応室に
供給すると、混合してからある時間が経過して初めてガ
スの気相反応状態が最適表面処理条件を満たすことにな
る。これは、反応室内でガスの分解反応の程度が位置に
より異なることを意味し、これがバッチ方式での基板処
理にばらつきが生じる原因となっている。したがって本
発明では、例えば反応室内でのガス流速を時間的に変化
させる等の手段により、気相種が熱，光、プラズマ等に
晒される時間や複数ガスの混合後の時間を制御する。こ
れにより、膜形成等の最適表面処理条件の反応室内での
位置が時間的に振動する状態を形成するば、反応室内に
配置される複数の基板位置での膜形成条件が平均化され
均一になる。以上により、複数の基板に形成される薄膜
の膜厚や膜質のばらつきが低減される。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は一実施例に用いた減圧CVD法によるバレル型
の薄膜形成装置の概略構成である。本実施例では、シリ
コン単結晶ウェハへのシリコン酸化膜形成を説明する。
反応管１は内径16mmの石英管である。この反応管１内に
石英ボート２に載せられて、５インチφのシリコンウェ
ハ３が多数配置される。反応管１の周囲には抵抗加熱ヒ
ータ４が設けられている。反応管１の一端部にはガス導
入管５（５1〜５3）があり、それぞれにバルブ15（151
〜153）を介してガス源6,7および８が取り付けられてい
る。今の場合、ガス源６は硅酸エチル（別名テトラエト
キシシラン,TEOS）、ガス源７は５％をオゾン化した酸
素を得るオゾン発生機、ガス源８は窒素ガスである。反
応管１の他端部には排気管９が接続され、圧力制御バル
ブ10を介してロータリーポンプ11が接続されている。薄
膜形成装置の制御システムとして、関数発生器12、この
関数発生器12により制御されてバルブ153を制御し、も
って窒素ガス流量を制御する制御回路13、および圧力制
御バルブ11を制御する制御回路14を有する。
の薄膜形成装置の概略構成である。本実施例では、シリ
コン単結晶ウェハへのシリコン酸化膜形成を説明する。
反応管１は内径16mmの石英管である。この反応管１内に
石英ボート２に載せられて、５インチφのシリコンウェ
ハ３が多数配置される。反応管１の周囲には抵抗加熱ヒ
ータ４が設けられている。反応管１の一端部にはガス導
入管５（５1〜５3）があり、それぞれにバルブ15（151
〜153）を介してガス源6,7および８が取り付けられてい
る。今の場合、ガス源６は硅酸エチル（別名テトラエト
キシシラン,TEOS）、ガス源７は５％をオゾン化した酸
素を得るオゾン発生機、ガス源８は窒素ガスである。反
応管１の他端部には排気管９が接続され、圧力制御バル
ブ10を介してロータリーポンプ11が接続されている。薄
膜形成装置の制御システムとして、関数発生器12、この
関数発生器12により制御されてバルブ153を制御し、も
って窒素ガス流量を制御する制御回路13、および圧力制
御バルブ11を制御する制御回路14を有する。
この様な装置構成を用いて、まず反応管１内を排気し
て、抵抗加熱ヒータ４によりシリコンウェハ３を例え
ば、380℃に加熱する。そして反応管１内に、TEOSを200
cc/min、酸素を10000cc/min、窒素をQ cc/min同時に導
入して、酸化膜形成を行う。反応管１に導入されたガス
は、各シリコンウェハ３上を通過して排気管11を通り、
排出される。このとき反応管１内の圧力は、圧力制御バ
ルブ10の開口度により制御し、100Torrに設定する。
て、抵抗加熱ヒータ４によりシリコンウェハ３を例え
ば、380℃に加熱する。そして反応管１内に、TEOSを200
cc/min、酸素を10000cc/min、窒素をQ cc/min同時に導
入して、酸化膜形成を行う。反応管１に導入されたガス
は、各シリコンウェハ３上を通過して排気管11を通り、
排出される。このとき反応管１内の圧力は、圧力制御バ
ルブ10の開口度により制御し、100Torrに設定する。
以上のような条件で酸化膜形成を行う場合にこの実施
例では、窒素流量Ｑを関数発生器12と流量制御回路13に
よって時間的に振動させることによって、反応管１内の
ガス流速ｖを時間的に振動させる、という制御を行う。
同時に、圧力制御バルブ10を関数発生器12と制御バルブ
制御回路14によって窒素流量変化と同期して制御して、
反応管１内の圧力を一定に保つ。
例では、窒素流量Ｑを関数発生器12と流量制御回路13に
よって時間的に振動させることによって、反応管１内の
ガス流速ｖを時間的に振動させる、という制御を行う。
同時に、圧力制御バルブ10を関数発生器12と制御バルブ
制御回路14によって窒素流量変化と同期して制御して、
反応管１内の圧力を一定に保つ。
具体的に反応管１内のガス流速Ｖは、次のように記述
される。
される。
ｖ＝（単位時間当りの大気圧でのガス総流量）／（実際圧力）／（流路断面積） シリコンウェハ３を反応管１内に微小間隔で配列した
場合、反応管１内で粘性流としてのガスが流れる実質的
なガス流路は、ウェハ外周と反応管内壁に挟まれた領域
の断面からさらに石英ボート断面を除いた断面であり、
これが上式の流路断面積である。いま、ウェハ面積と石
英ボート断面積の合計を100cm2と見積もると、 ｖ＝（200＋10000＋Ｑ）／（100/760）／（π82−100）［cm/min］ ＝（10200＋Ｑ）/797［cm/sec］ …（１） また、反応管１のガス導入口から排気口までの距離Ｄを
ガスが輸送されるに要する時間ｔは、次式で表される。
場合、反応管１内で粘性流としてのガスが流れる実質的
なガス流路は、ウェハ外周と反応管内壁に挟まれた領域
の断面からさらに石英ボート断面を除いた断面であり、
これが上式の流路断面積である。いま、ウェハ面積と石
英ボート断面積の合計を100cm2と見積もると、 ｖ＝（200＋10000＋Ｑ）／（100/760）／（π82−100）［cm/min］ ＝（10200＋Ｑ）/797［cm/sec］ …（１） また、反応管１のガス導入口から排気口までの距離Ｄを
ガスが輸送されるに要する時間ｔは、次式で表される。
ｔ＝D/v ＝797・D/（10200＋Ｑ）［sec」 …（２） 第２図は、実際にこの実施例で採用した窒素流量Ｑの
時間的振動波形（実線）である。このとき、反応管１内
のガス流速ｖは、（１）式に従って同図に破線で示した
ように変化する。
時間的振動波形（実線）である。このとき、反応管１内
のガス流速ｖは、（１）式に従って同図に破線で示した
ように変化する。
第３図は、以上のような条件で酸化膜形成を行った場
合の酸化膜成長速度の反応管１内の基板位置依存性を示
す。参考のため、窒素流量Ｑ＝6000cc/minに固定した
他、実施例と同様の条件で酸化膜形成を行った場合の酸
化膜成長速度の反応管内の基板位置依存性を、第４図に
示す。
合の酸化膜成長速度の反応管１内の基板位置依存性を示
す。参考のため、窒素流量Ｑ＝6000cc/minに固定した
他、実施例と同様の条件で酸化膜形成を行った場合の酸
化膜成長速度の反応管内の基板位置依存性を、第４図に
示す。
これらの結果から明らかなように、本実施例によれ
ば、反応管１の両端部を除いて、均一な膜成長速度が実
現されている。窒素流量固定の条件では、膜成長速度
は、Ｄ＝20cm近傍に極大値を持ち、ガス上流，ガス下流
共に成長速度は大きく低下する。これは、次のように説
明できる。すなわちこのCVD系の原料ガスであるTEOSと
オゾンが気相中で反応して膜形成に寄与する生成物にな
るまでには、約1secの時間を要するらしいことが、他の
実験から分かっている。（ちなみに、（２）式におい
て、Ｑ＝6000cc/min、Ｄ＝20cmとすると、ｔ＝0.984sec
である。）従って、TEOSとオゾンガスを混合し、気相中
では反応して膜形成に寄与する生成物になるのは、反応
室内のガス導入口から約20cmの位置である。この位置よ
り上流では、十分な反応生成物が確保できず、下流では
反応生成物が失活する。これが、第４図に示すような膜
堆積速度分布として現れる。これに対してこの実施例の
ように、反応管内のガス流速を変化させると、最適膜堆
積条件となる位置、例えば膜堆積速度が最大値を示す位
置（これは、TEOSとオゾンを混合した後約1sec経過の位
置となる）が反応管内でガス流の方向に所定周期で変動
し、その結果反応管内部の広い範囲で膜堆積速度その他
の堆積条件が平均化されるのである。
ば、反応管１の両端部を除いて、均一な膜成長速度が実
現されている。窒素流量固定の条件では、膜成長速度
は、Ｄ＝20cm近傍に極大値を持ち、ガス上流，ガス下流
共に成長速度は大きく低下する。これは、次のように説
明できる。すなわちこのCVD系の原料ガスであるTEOSと
オゾンが気相中で反応して膜形成に寄与する生成物にな
るまでには、約1secの時間を要するらしいことが、他の
実験から分かっている。（ちなみに、（２）式におい
て、Ｑ＝6000cc/min、Ｄ＝20cmとすると、ｔ＝0.984sec
である。）従って、TEOSとオゾンガスを混合し、気相中
では反応して膜形成に寄与する生成物になるのは、反応
室内のガス導入口から約20cmの位置である。この位置よ
り上流では、十分な反応生成物が確保できず、下流では
反応生成物が失活する。これが、第４図に示すような膜
堆積速度分布として現れる。これに対してこの実施例の
ように、反応管内のガス流速を変化させると、最適膜堆
積条件となる位置、例えば膜堆積速度が最大値を示す位
置（これは、TEOSとオゾンを混合した後約1sec経過の位
置となる）が反応管内でガス流の方向に所定周期で変動
し、その結果反応管内部の広い範囲で膜堆積速度その他
の堆積条件が平均化されるのである。
上記実施例においては、反応管内でのガス流速を変化
させることによって、導入されたガスの分解反応状態が
膜形成に最適になる位置を変化させた。しかし本発明
は、反応管内でのガス流速を一定に保った状態でも最適
膜形成条件位置を反応管内で変化させることができる。
その様な実施例を次に説明する。
させることによって、導入されたガスの分解反応状態が
膜形成に最適になる位置を変化させた。しかし本発明
は、反応管内でのガス流速を一定に保った状態でも最適
膜形成条件位置を反応管内で変化させることができる。
その様な実施例を次に説明する。
第５図はその様な他の実施例のCVDよる膜形成装置の
概略要部構成である。この実施例においては、二つのガ
ス源21,22を用いている。これらガス源21,22のガス混合
点23は反応管１の外部に位置する。ここでガスの混合点
23はガスの分解開始点となっている。そしてこのガス混
合点23と反応管１のガス導入口との管には、管径の異な
る複数のガス供給管24〜26が配置されている。これら複
数のガス供給管24〜26は、それぞれバルブ27〜29により
ガス混合点23と反応管１との管で切り替え接続されるよ
うになっている。
概略要部構成である。この実施例においては、二つのガ
ス源21,22を用いている。これらガス源21,22のガス混合
点23は反応管１の外部に位置する。ここでガスの混合点
23はガスの分解開始点となっている。そしてこのガス混
合点23と反応管１のガス導入口との管には、管径の異な
る複数のガス供給管24〜26が配置されている。これら複
数のガス供給管24〜26は、それぞれバルブ27〜29により
ガス混合点23と反応管１との管で切り替え接続されるよ
うになっている。
この様な装置構成として、先の実施例と同様に例えば
薄膜形成を行う場合、複数のガス供給管24〜26を一定周
期で切り替え接続する。すなわち、ガス混合点23からの
混合ガスの流路を順次切り替える。そうすると、混合ガ
スがガス供給管24〜26のいずれを通るかによってその管
径に応じてそこでのガス流速が異なり、したがって反応
管１での混合ガスの分解反応状態が最適の膜堆積条件を
満たす位置が変化する。つまり、反応管１内でのガス流
速は一定のまま、先の実施例と同様に反応管１内での膜
堆積条件の位置依存性が解消される。
薄膜形成を行う場合、複数のガス供給管24〜26を一定周
期で切り替え接続する。すなわち、ガス混合点23からの
混合ガスの流路を順次切り替える。そうすると、混合ガ
スがガス供給管24〜26のいずれを通るかによってその管
径に応じてそこでのガス流速が異なり、したがって反応
管１での混合ガスの分解反応状態が最適の膜堆積条件を
満たす位置が変化する。つまり、反応管１内でのガス流
速は一定のまま、先の実施例と同様に反応管１内での膜
堆積条件の位置依存性が解消される。
第６図は第５図の実施例を変形した実施例である。こ
の実施例では、反応管１とガス混合点23の間に設けられ
て切り替え制御される複数のガス供給管24′〜26′を流
路長の異なるものとしている。ガスの混合点23がガスの
分解開始点であることは先の実施例と同じである。
の実施例では、反応管１とガス混合点23の間に設けられ
て切り替え制御される複数のガス供給管24′〜26′を流
路長の異なるものとしている。ガスの混合点23がガスの
分解開始点であることは先の実施例と同じである。
この実施例の場合も、混合ガスがいずれのガス供給管
24′〜26′を通るかによって先の実施例と同様に、ガス
混合点23から反応管１までの混合ガスの到達時間が変化
する。したがってこのガス供給管24′〜26′を切り替え
制御して膜形成を行うことによって、先の実施例と同様
に反応管１内での膜形成条件の平均化が実現される。
24′〜26′を通るかによって先の実施例と同様に、ガス
混合点23から反応管１までの混合ガスの到達時間が変化
する。したがってこのガス供給管24′〜26′を切り替え
制御して膜形成を行うことによって、先の実施例と同様
に反応管１内での膜形成条件の平均化が実現される。
本発明は、上記した実施例に限られるものではない。
例えば実施例では、反応管内部の圧力を圧力制御バルブ
により制御したが、これはロータリーポンプの回転数を
制御して排気速度を変えることによっても制御すること
ができる。またガス流速に変化を与えるのは、ガス流量
と排気速度の制御による方法に限られず、例えば圧力を
変動させる等の他の方法によってもよい。ガス流速の時
間に対する変化も実施例で説明したような直線的である
ことは必ずしも必要はなく、装置の特性や必要とする膜
形成条件によって種々の関数を利用する事が出来る。さ
らに実施例では、TEOSとオゾンを用いた減圧CVD法によ
るシリコン酸化膜形成を説明したが、原料ガスや形成す
る薄膜の種類は種々選択可能である。減圧CVD法の他、
プラズマCVD,常圧CVD,光CVDはもちろん、気相反応を利
用して半導体結晶等をエピタキシャル成長させる場合、
更にCDE等として知られるガスを利用したエッチングや
ダウンフローアッシングなどの基板面処理を行う場合
（具体的には例えばフッ化炭素ガスをマイクロ波励起し
て輸送管で下流の反応室に輸送し、シリコン基板をエッ
チングする場合）等にも同様に本発明を適用することが
できる。気相反応のためのガスの分解に、熱，高周波，
マイクロ波，イオン照射，電子ビーム照射，分子線照
射,X線照射，光照射などいずれを用いた場合にも本発明
は有効である。
例えば実施例では、反応管内部の圧力を圧力制御バルブ
により制御したが、これはロータリーポンプの回転数を
制御して排気速度を変えることによっても制御すること
ができる。またガス流速に変化を与えるのは、ガス流量
と排気速度の制御による方法に限られず、例えば圧力を
変動させる等の他の方法によってもよい。ガス流速の時
間に対する変化も実施例で説明したような直線的である
ことは必ずしも必要はなく、装置の特性や必要とする膜
形成条件によって種々の関数を利用する事が出来る。さ
らに実施例では、TEOSとオゾンを用いた減圧CVD法によ
るシリコン酸化膜形成を説明したが、原料ガスや形成す
る薄膜の種類は種々選択可能である。減圧CVD法の他、
プラズマCVD,常圧CVD,光CVDはもちろん、気相反応を利
用して半導体結晶等をエピタキシャル成長させる場合、
更にCDE等として知られるガスを利用したエッチングや
ダウンフローアッシングなどの基板面処理を行う場合
（具体的には例えばフッ化炭素ガスをマイクロ波励起し
て輸送管で下流の反応室に輸送し、シリコン基板をエッ
チングする場合）等にも同様に本発明を適用することが
できる。気相反応のためのガスの分解に、熱，高周波，
マイクロ波，イオン照射，電子ビーム照射，分子線照
射,X線照射，光照射などいずれを用いた場合にも本発明
は有効である。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、バッチ方式で基板
処理を行う場合に、反応管内部での最適表面処理条件の
位置を時間的に変化させる制御を行うことによって、反
応管内部の基板表面処理条件を平均化し、もって複数の
基板上に対する均一性の優れた表面処理を行うことがで
きる。
処理を行う場合に、反応管内部での最適表面処理条件の
位置を時間的に変化させる制御を行うことによって、反
応管内部の基板表面処理条件を平均化し、もって複数の
基板上に対する均一性の優れた表面処理を行うことがで
きる。
第１図は本発明の一実施例の薄膜形成装置の構成を示す
図、 第２図は実施例での窒素流量およびガス流速の時間変化
の様子を示す図、 第３図は実施例により得られる膜堆積速度の反応管内部
の分布を示す図、 第４図は流速を固定した場合の膜堆積速度の反応管内部
の分布を示す図、 第５図は他の実施例の薄膜形成装置の構成を示す図、 第６図は更に他の実施例の薄膜形成装置の構成を示す図
である。 １……反応管、２……石英ボート、３……シリコン単結
晶ウェハ、４……抵抗加熱ヒータ、５（５1〜５3）……
ガス導入管、6,7,8……ガス源、９……ガス排気管、10
……圧力制御バルブ、11……ロータリーポンプ、12……
関数発生器、13……流量制御回路、14……圧力制御回
路、21,22……ガス源、23……ガス混合点、24〜26,24′
〜26′……ガス供給管、27〜29……バルブ。
図、 第２図は実施例での窒素流量およびガス流速の時間変化
の様子を示す図、 第３図は実施例により得られる膜堆積速度の反応管内部
の分布を示す図、 第４図は流速を固定した場合の膜堆積速度の反応管内部
の分布を示す図、 第５図は他の実施例の薄膜形成装置の構成を示す図、 第６図は更に他の実施例の薄膜形成装置の構成を示す図
である。 １……反応管、２……石英ボート、３……シリコン単結
晶ウェハ、４……抵抗加熱ヒータ、５（５1〜５3）……
ガス導入管、6,7,8……ガス源、９……ガス排気管、10
……圧力制御バルブ、11……ロータリーポンプ、12……
関数発生器、13……流量制御回路、14……圧力制御回
路、21,22……ガス源、23……ガス混合点、24〜26,24′
〜26′……ガス供給管、27〜29……バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−249411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−251119（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365
Claims (6)
- 【請求項１】複数の基板を配列した反応室内に前記基板
の配列方向に所定のガスを流して前記基板に所定の表面
処理を施す方法において、 前記反応室の外部にあるガスの分解開始点と前記反応室
のガス導入口との間でガス流速を時間的に変化させて、
前記反応室内のガス流方向の最適表面処理条件の位置を
時間的に変化させることにより、前記複数の基板での表
面処理条件を平均化することを特徴とする基板処理方
法。 - 【請求項２】複数の基板を配列した反応室内に前記基板
の配列方向に所定のガスを流して前記基板に所定の表面
処理を施す方法において、 前記反応室の外部にあるガスの分解開始点と前記反応室
のガス導入口との間のガス流路長を時間的に変化させ
て、前記反応室内のガス流方向の最適表面処理条件の位
置を時間的に変化させることにより、前記複数の基板で
の表面処理条件を平均化することを特徴とする基板処理
方法。 - 【請求項３】前記表面処理はガスの気相反応を利用した
薄膜形成であることを特徴とする請求項１又は２記載の
基板表面処理方法。 - 【請求項４】前記気相反応は複数のガスを用いた分解反
応であり、前記ガスの分解開始点は複数のガスの混合点
である請求項３記載の基板表面処理方法。 - 【請求項５】複数の基板が配列される反応室と、 前記基板の配列方向に所定のガスを流して前記基板に所
定の表面処理を施すべく前記反応室にガスを供給する手
段と、 前記反応室の外部にあるガスの分解開始点と前記反応室
のガス導入口との間でガス流速を時間的に変化させて、
前記複数の基板での表面処理条件を平均化すべく前記反
応室内のガス流方向の最適表面処理条件の位置を時間的
に変化させる手段と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。 - 【請求項６】複数の基板が配列される反応室と、 前記基板の配列方向に所定のガスを流して前記基板に所
定の表面処理を施すべく前記反応室にガスを供給する手
段と、 前記反応室の外部にあるガスの分解開始点と前記反応室
のガス導入口との間のガス流路長を時間的に変化させ
て、前記複数の基板での表面処理条件を平均化すべく前
記反応室内のガス流方向の最適表面処理条件の位置を時
間的に変化させる手段と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229219A JP3053851B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 基板処理方法および基板処理装置 |
| US07/750,601 US5286523A (en) | 1990-08-29 | 1991-08-27 | Method of processing substrates and substrate processing apparatus |
| KR1019910014957A KR950000857B1 (ko) | 1990-08-29 | 1991-08-28 | 기판 처리방법 및 기판 처리장치 |
| DE4128749A DE4128749C2 (de) | 1990-08-29 | 1991-08-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer vorbestimmten Oberflächenbehandlung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229219A JP3053851B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109621A JPH04109621A (ja) | 1992-04-10 |
| JP3053851B2 true JP3053851B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=16888696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229219A Expired - Fee Related JP3053851B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 基板処理方法および基板処理装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3053851B2 (ja) |
| KR (1) | KR950000857B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE10026180A1 (de) * | 2000-05-26 | 2001-12-06 | Steag Rtp Systems Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von Objekten |
| KR100863782B1 (ko) * | 2002-03-08 | 2008-10-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판처리장치 및 기판처리방법 |
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|---|---|---|---|---|
| GB1549845A (en) * | 1975-04-04 | 1979-08-08 | Secr Defence | Diffusion coating of metal or other articles |
| US4517220A (en) * | 1983-08-15 | 1985-05-14 | Motorola, Inc. | Deposition and diffusion source control means and method |
| DE3725358A1 (de) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Telog Systems Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur oberflaechenbehandlung von materialien |
| US5037775A (en) * | 1988-11-30 | 1991-08-06 | Mcnc | Method for selectively depositing single elemental semiconductor material on substrates |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2229219A patent/JP3053851B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-27 US US07/750,601 patent/US5286523A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-28 KR KR1019910014957A patent/KR950000857B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-08-29 DE DE4128749A patent/DE4128749C2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4128749C2 (de) | 1994-03-31 |
| KR920005268A (ko) | 1992-03-28 |
| US5286523A (en) | 1994-02-15 |
| KR950000857B1 (ko) | 1995-02-02 |
| JPH04109621A (ja) | 1992-04-10 |
| DE4128749A1 (de) | 1992-03-05 |
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